专利名称：无线电模块及其双频带高分离度天线结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯系统，特别是在无线通讯系统内使用的天线。
背景技术：
众所周知，通讯系统是在有线和/或无线通讯设备之间用来支持有线通讯和无线通讯的。这种通讯系统的应用范围从国内和/或国际蜂窝电话系统到互联网到家庭点对点无线网络再到无线电频率识别(RFID)系统。每种通讯系统都依据一个或多个通讯标准来构建和操作。例如，无线电频率(RF)无线通讯系统可以依据以下的一个或多个标准操作， 包括但不局限于以下标准无线电频率识别(RFID)、IEEE802. 11、蓝牙、高级移动电话系统 (AMPS)、数字高级移动电话系统、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、WCDMA、本地多点分配系统(LMDS)、多通道多点分配业务(MMDS)、LTE、WiMAXjP /或其各种变形。再例如，红外线(IR)通讯系统可以依据以下一个或多个标准操作，包括但不局限于红外线数据传输协议(Infrared Data Association, IrDA)。根据无线电频率无线通讯系统的种类，一个无线通讯装置，例如便携式电话系统、 双向无线电、个人数字助理(PDA)、个人电脑(PC)、便携式计算机、家庭娱乐设施、RFID读取器、RFID标签等，直接或间接和其它无线通讯装置通信连接。对直接通信(另称为点对点通讯)，参与通讯的无线通讯装置把它们的接收器和发射器调整到相同的信道(例如无线通讯系统的众多无线电频率(RF)载波中的一个)，并通过这些信道来通讯。对间接无线通讯，每个无线通讯装置和一个相关联的基站(例如用于蜂窝服务)和/或一个相关联的接入点(例如用于室内或建筑内无线网络)通过已分配的信道直接通讯。为了完成无线通讯装置之间的通讯连接，相关联的基站和/或相关联的接入点通过系统控制器、公共电话交换网络、互联网和/或一些其它的广域网相互直接通讯。对每一个参加无线通讯的RF无线通讯装置，都有内置的无线电收发器(例如接收器和发射器)，或者和相关联的无线电收发器(例如室内或建筑内无线通信网络的基站、RF 调制解调器等)连接。众所周知，接收器和天线连接，包括低噪声放大器、一个或多个中频阶、滤波阶和数据恢复阶。低噪声放大器通过天线接收入站RF信号并将其放大。一个或多个中频阶把放大后的RF信号和一个或多个本机振荡混在一起，把放大后的RF信号转化成基带信号或中频信号。滤波阶对基带信号或中频信号滤波以减弱不需要的带外信号，生成经滤波的信号。数据恢复阶依据特定的无线通讯标准从经滤波的信号里恢复原始数据。众所周知，发射器包括数据调制阶、一个或多个中频阶和功率放大器。数据调制阶依据特定的无线通讯标准把原始数据转化成基带信号。一个或多个中频阶把基带信号和一个或多个本机振荡混频以生成RF信号。功率放大器放大该RF信号然后通过天线传播。由于无线通讯的无线部分起始和终止于天线，一个适当设计的天线结构是无线通讯装置的一个重要元件。众所周知，天线结构被设计成具有工作频率上的期望阻抗值(例如50欧姆)、以期望的工作频率为中心的期望带宽和期望的长度(例如，对于单极天线，是工作频率的1/4波长)。大家进一步知道，天线结构可以包括单极或双极天线、分集式天线结构，具有相同的极化、不同的极化、和/或一些其它的电磁特性。RF收发器所广泛采用的一种天线结构是三维空中螺旋形天线，其类似于一个扩张的弹簧。空中螺旋形天线提供的是全方位磁单极天线。其它种类的三维天线有矩形状、号角状等形状的孔式天线；三维双极天线有圆锥形、圆柱形、椭圆形等形状的天线；反射面天线有平面反射器、角反射器或者抛物线反射器。这种三维天线的问题在于，他们不能用于基底 (例如集成电路(IC)和/或支持集成电路(IC)的印刷电路板)的实质上的二维空间里。众所周知，二维天线包括曲形结构或微带结构。为了更有效率的操作天线，单极天线的长度应该是波长的1/4，双极天线的长度应该是波长的1/2，其中波长λ = c/f (其中c是光速，f是频率)。例如，频率是900MHz的1/4波长的天线的总长度大概是8. 3厘米 (也就是 0. 25*(3xl08m/s)/(900xl06c/s) = 0. 25*33cm，其中 m/s 是米每秒，c/s 是每秒周数)。另外一个例子中，频率是MOOMHz的1/4波长的天线的总长度大概是3. 1厘米(也就是 0. 25* (3xl08m/s) / (2. 4xl09c/s) = 0. 25*12. 5 厘米)。
发明内容
本发明涉及的装置和方法结合至少一幅附图进行了充分的展现和描述，并在权利要求中得到了更完整的阐述。根据本发明的一个方面，提出一种双频带高分离度天线结构，包括双工器单元，用于第一频带和第二频带之间的频域复用；四端口去耦模块，和双工器单元连接，并且将第一对端口和第二对端口分离；第一频带天线组，和双工器单元连接，并且用于收发第一频带内的无线信号；以及第二频带天线组，和第一对端口以及第二对端口中每对端口中的一个端口连接， 并且用于收发第二频带内的无线信号。优选地，所述双工器单元包括第一双工器，用于第一频带和第二频带之间针对第一 ΜΙΜ0(多入多出)路径的频域复用；以及第二双工器，用于第一频带和第二频带之间针对第二 MIMIO路径的频域复用。优选地，所述第一双工器和第二双工器均包括第一连接；第二连接，用于连接至第一频带天线组的天线；第三连接，用于连接至所述第一对端口和第二对端口中每对端口中的另一个端 Π ；电容器-电感器网络，和第一连接、第二连接连接；以及电感器-电容器网络，和第二连接、第三连接连。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括基底；所述第二频带天线组包括第一对天线，其中所述第一对天线中的第一天线的至少部分位于所述基底的一边缘上，并且所述第一对天线中第二天线的至少部分位于所述基底的一相对边缘上；所述第一频带天线组包括第二对天线，其中所述第二对天线中的第一天线位于所述基底的一侧上且位于所述第一对天线之内，并且所述第二对天线中的第二天线位于所述基底的一相对侧上且位于所述第一对天线之内。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括所述第一对天线中的第一天线包括位于所述基底的所述相对侧上的第一天线部分；以及位于所述基底的所述边缘上的第二天线部分，其中所述第一天线部分连接至所述第二天线部分和所述四端口去耦模块，并且其中所述第一天线部分基本垂直于所述第二天线部分；以及所述第一对天线中的第二天线包括位于所述基底的所述一侧上的第三天线部分；以及位于所述基底的所述相对边缘上的第四天线部分，其中所述第三天线部分连接至所述第四天线部分、所述四端口去耦模块，并且其中所述第三天线部分基本垂直于所述第四天线部分。优选地，所述四端口去耦模块包括所述第一对端口包括第一端口和第三端口 ；所述第二对端口包括第二端口和第四端口 ；第一电感器-电容器网络连接至所述第一、第三、第四端口 ；以及第二电感器-电容器网络连接至所述第二、第三、第四端口，其中所述第一、第二端口连接至双工器单元，并且所述第三、第四端口连接至第二频带天线组。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括所述第一电感器-电容器网络包括至少一个可调节电容器，以利于第一电感器-电容器网络的调节；并且所述第二电感器-电容器网络包括至少另一个可调节电容器，以利于第二电感器-电容器网络的调节。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括第一发射/接收分离模块，连接至所述双工器单元的第一双工器，其中所述第一发射/接收分离模块用于将所述第一或第二频带内的无线信号中的第一接收无线信号和第一发射无线信号相分离；以及第二发射/接收分离模块，连接至所述双工器单元的第二双工器，其中所述第二发射/接收分离模块用于将所述第一或第二频带内的无线信号中的第二接收无线信号和第二发射无线信号相分离。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括用来支持所述双工器单元、四端口去耦模块、第一频带天线组和第二频带天线组的公共基底。根据本发明的一个方面，提供一种无线电模块，包括接收器部分，其用于在第一操作模式时，把多个入站第一无线电频带信号转换成多个入站符号流；以及在第二操作模式时，把多个入站第二无线电频带信号转换成多个入站符号流；
发射器部分，其用于在所述第一操作模式时，把多个出站符号流转换成多个出站第一无线电频带信号；以及在所述第二操作模式时，把多个出站符号流转换成多个出站第二无线电频带信号；以及双频带高分离度天线结构，其包括双工器单元，用于所述多个入站和出站第一频带信号和所述多个入站和出站第二频带信号之间的频域复用；四端口去耦模块，和双工器单元连接，并且将第一对端口和第二对端口分离；第一频带天线组，和双工器单元连接，并且用于收发所述多个入站和出站第一频带信号；以及第二频带天线组，和第一对端口以及第二对端口中每对端口中的一个端口连接， 并且用于收发所述多个入站和出站第二频带信号。优选地，所述无线电模块进一步包括所述接收器部分包括多个宽带接收器，其中每一个宽带接收器用于在第一操作模式时，把所述多个入站第一无线电频带信号中的一个转换成所述多个入站符号流中的一个；以及在第二操作模式时，把所述多个入站第二无线电频带信号中的一个转换成所述多个入站符号流中的一个；并且所述发射器部分包括多个宽带发射器，其中每一个宽带发射器用于在所述第一模式时，把所述多个出站符号流中的一个转换成所述多个出站第一无线电频带信号中的一个；以及在所述第二模式时，把所述多个出站符号流中的一个转换成所述多个出站第二无线电频带信号中的一个。优选地，所述无线电模块进一步包括所述接收器部分包括多个第一频带接收器和多个第二频带接收器，其中每一个第一频带接收器用于在所述第一操作模式时把所述多个入站第一无线电频带信号中的一个转换成所述多个入站符号流中的一个；并且其中每一个第二频带接收器用于在所述第二操作模式时把所述多个入站第二无线电频带信号中的一个转换成所述多个入站符号流中的一个；并且所述发射器部分包括多个第一频带发射器和多个第二频带发射器，其中每个第一频带发射器用于在所述第一模式时把所述多个出站符号流中的一个转换成所述多个出站第一无线电频带信号中的一个；并且其中每一个第二频带发射器用于在所述第二模式时把所述多个出站符号流中的一个转换成所述多个出站第二无线电频带信号中的一个。
优选地，所述无线电模块进一步包括基带处理模块，其用于把出站数据转换成多个出站符号流；以及把所述多个入站符号流转换成入站数据。优选地，所述双工器单元包括第一双工器，用于所述多个入站和出站第一频带信号中的一个和所述多个入站和出站第二频带信号中的一个之间针对第一 MIMIO路径的频域复用；以及第二双工器，用于所述多个入站和出站第一频带信号中的另一个和所述多个入站和出站第二频带信号中的另一个之间针对第二 MIMIO路径的频域复用。优选地，所述第一双工器和第二双工器均包括第一连接；第二连接，用于连接至第一频带天线组的天线；第三连接，用于连接至所述第一对端口和第二对端口中每对端口中的另一个端 Π ；电容器-电感器网络，和第一连接、第二连接连接；以及电感器-电容器网络，和第二连接、第三连接连。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括基底；所述第二频带天线组包括第一对天线，其中所述第一对天线中的第一天线的至少部分位于所述基底的一边缘上，并且所述第一对天线中第二天线的至少部分位于所述基底的一相对边缘上；所述第一频带天线组包括第二对天线，其中所述第二对天线中的第一天线位于所述基底的一侧上且位于所述第一对天线之内，并且所述第二对天线中的第二天线位于所述基底的一相对侧上且位于所述第一对天线之内。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括所述第一对天线中的第一天线包括位于所述基底的所述相对侧上的第一天线部分；以及位于所述基底的所述边缘上的第二天线部分，其中所述第一天线部分连接至所述第二天线部分和所述四端口去耦模块，并且其中所述第一天线部分基本垂直于所述第二天线部分；以及所述第一对天线中的第二天线包括位于所述基底的所述一侧上的第三天线部分；以及位于所述基底的所述相对边缘上的第四天线部分，其中所述第三天线部分连接至所述第四天线部分、所述四端口去耦模块，并且其中所述第三天线部分基本垂直于所述第四天线部分。优先地，所述四端口去耦模块包括所述第一对端口包括第一端口和第三端口 ；所述第二对端口包括第二端口和第四端口 ；第一电感器-电容器网络连接至所述第一、第三、第四端口 ；以及
第二电感器-电容器网络连接至所述第二、第三、第四端口，其中所述第一、第二端口连接至双工器单元，并且所述第三、第四端口连接至第二频带天线组。优选地，所述无线电模块进一步包括所述第一电感器-电容器网络包括至少一个可调节电容器，以利于第一电感器-电容器网络的调节；并且所述第二电感器-电容器网络包括至少另一个可调节电容器，以利于第二电感器-电容器网络的调节。优选地，所述双频带高分离度天线结构进一步包括第一发射/接收分离模块，连接至所述双工器单元的第一双工器，其中所述第一发射/接收分离模块用于将所述多个入站第一或第二频带信号中的第一入站无线信号和所述多个入站第一或第二频带信号中的第一出站无线信号相分离；以及第二发射/接收分离模块，连接至所述双工器单元的第二双工器，其中所述第二发射/接收隔离模块用于将所述多个入站第一或第二频带信号中的第二入站无线信号和所述多个入站第一或第二频带信号中的第二出站无线信号相分离。本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的描述和附图中进行详细介绍。
图1是根据本发明的收发器的实施例的框图；图2是根据本发明的发送端基带处理的实施例的框图；图3是根据本发明的接收端基带处理的实施例的框图；图4是根据本发明的双工器和四端口去耦模块的实施例的框图；图5是根据本发明的四端口去耦模块的实施例的框图；图6是根据本发明的天线结构的实施例的示意图；图7是根据本发明的天线的实施例的示意图；图8是根据本发明的天线的实施例的示意图；图9是根据本发明的天线的实施例的数学描述的示意图；图10是根据本发明的四端口去耦模块的实施例的框图。
具体实施例方式图1是收发器的示意图，该收发器包括主机接口 10、基带处理模块12、存储器14、 本机振荡(LO)模块沈、多个多频带无线电频率(RF)发射器16、发射/接收(T/R)分离模块18、四端口去耦模块20、多个天线22、多个多频带无线电频率接收器M和本机振荡模块沈。在一个实施例中，无线电模块包括接收器部分(例如多个多频带无线电频率接收器 M)、发射器部分(例如多个多频带无线电频率发射器16)和双频带高分离度天线结构。双频带高分离度天线结构包括双工器单元(例如双工器34)、四端口去耦模块20、第一频带天线组(例如频带1天线22)和第二频带天线组(例如频带2天线22)。基带处理模块12结合储存在储存器14上的可操作指令，用于分别执行数字接收器功能和数字发射器功能。数字接收器功能包括但不局限于以下功能数字中频到基带转化、解调、解除星座映射(constellation demapping)、解码、去交错、快速傅立叶转换 (IFFT)、去除循环前缀、空间和时间解码、和/或解扰，把多个入站符号流38转化成入站数据40。数字发射器功能包括但不局限于以下功能加扰、编码、交错、星座映射、调制、快速傅立叶逆转换、添加循环前缀、空间和时间编码、和数字基带到中频转化，将出站数据观转化成多个出站符号流30。基带处理模块12可以使用一个或多个处理装置来实现。这样的处理装置可是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型电脑、中央处理器、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或任何基于可操作指令处理信号(逻辑和/或数字的)的装置。存储器14可以是单储存器设备或者多个储存器设备。这样的储存器设备可以是只读储存器、随机存取存储器、易失存储器、非易失存储器、 静态储存器、动态储存器、闪速储存器、和/或任何储存数字信息的装置。需要指出的是，当处理模块通过现场可编程门阵列、模拟电路、数字电路、和/和逻辑电路执行一个或者更多它的功能时，存储了相应操作指令的存储器14被嵌入在包括了现场可编程门这列、模拟电路、数字电路、和/和逻辑电路的电路中。在一个操作实例中，基带处理模块12通过主机接口 10从主机装置接收出站数据 28，并且将其转化成一个或多个出站符号流30。这个可以依照和各种各样IEEE802. 11标准的一个或多个具体模式相符的特别操作模式来完成。例如，该模式可以指出了 2.4和/ 或5GHz的频带、20或25MHz的信道分隔、M兆位每秒(megabits-per-second)的比特速率。在这个一般的类型中，该模式可以进一步指出了从1兆位每秒到M兆位每秒甚至更高的特别速率。另外，模式选择信号将指定调制的特别类型，这些类型包括但不局限于以下种类使用巴克码调制的直接序列扩频(DSSS)、BPSK、QPSK、互补码键控(CCK)、16(进制)正交振幅调制(16QAM)和/或64 (进制)正交振幅调制(64QAM)。该模式可以进一步指出了编码速率、每个子载波的编码比特数量(NBPSC)、每OFDM符号的编码比特(NCBPS)、和/或每OFDM符号的数据比特(NDBPQ。该模式还可以指出了针对对应模式的特定信道，提供信道编号和中心频率。该模式可以进一步指出了功率频谱密度遮罩(mask)(例如带宽)值和最初用于MIMO通讯的天线数量。基于该模式，基带处理模块12从出站数据28生成一个或多个出站符号流30。例如，如果该模式表明所选择的特定模式在使用单发射天线，基带处理模块12将生成单个出站符号104。或者，如果该模式表明2、3或4个天线(例如MIMO传输)在使用，基带处理模块12从出站数据观产生2、3或4个出站符号流30，这将会结合图2详细讨论。根据基带处理模块12生成的出站符号流30的数量和工作频带，发射器部分的相应数量的RF发射器被启用以把出站符号流30转化成出站RF信号32。通常，每个RF发射器16包括数字滤波器和升频模块、数字模拟转化模块、模拟滤波模块、升频转化模块、功率放大器、和/或射频带通滤波器，以在第一模式时(例如第一频带模式)将出站符号流30中的一个转化成出站第一无线电频带信号32中的一个，在第二模式时(例如第二频带模式) 将出站符号流30中的一个转化成出站第二无线电频带信号32中的一个。例如，每个发射器16可以包括工作在第一频带的第一发射器和工作在第二频带的第二发射器。在这个例子里，在第一模式时，第一发射器能够把出站符号流30中的一个转化成出站第一无线电频带信号32中的一个。另外，在第二模式时，第二发射器能够把出站符号流30中的一个转化成出站第二无线电频带信号32中的一个。
另外一个例子中，每个发射器16是宽带发射器。因此，当无线电是在第一模式时 (例如使用第一频带)，宽带发射器把出站符号流30中的一个转化成出站第一无线电频带信号32中的一个。同样，当无线电是在第二模式时(例如使用第二频带)，宽带发射器能够把多个出站符号流30中的一个转化成出站第二无线电频带信号32中的一个。RF发射器16把出站RF信号32提供给发射/接收分离模块18 (例如收发切换器、 分离器、双工器、循环器、平衡-不平衡变换器等)，其提供出站RF信号32给双工器34、四端口去耦模块20和天线22。例如，第一发射/接收分离模块18和第一双工器34连接，并且将第一或第二频带内的第一入站RF信号36与第一或第二频带内的第一出站RF信号32 分离。类似的，第二发射/接收分离模块18和第二双工器34连接，并且将第一或第二频带的第二入站RF信号36与第一或第二频带内的第二出站RF信号32分离。对于第一频带出站RF信号，双工器34把它们提供给第一频带天线22(频带1)。 对于第二频带出站RF信号，双工器先把它们提供给四端口去耦模块20，四端口去耦模块20 再把它们提供给第二频带天线22 (频带2)。通常，天线22 (频带1和频带2 (例如5GHz和 2.4GHz))具有小的形状因子以在天线22之间提供高的分离度，并且可以和WLAN MIMO USB 加密狗物理上一致。进一步讲，四端口去耦模块20可以在端口之间提供高达30dB或者更高的分离度，有IOdB的回波耗损(return loss)来支持一个宽阔的频带(例如对单极天线是2390MHz-2580MHz，对双极天线是2400MHz_2520MHz)。更进一步讲，四端口去耦模块20 可以给单极天线提供大约-1. 6dBi的增益峰值，可以给双极天线提供大约-2. 5dBi增益峰值。再进一步讲，可以调整四端口去耦模块20以在给定的频率范围内(例如2. 4GHz，5GHz 等)提供期望的输入和/或输出阻抗。 当收发器处于接收第一频带模式时，天线22 (频带1)把入站RF信号36提供给双工器34，双工器34再把入站RF信号36提供给发射/接收分离模块18。发射/接收分离模块18将入站RF信号36提供给一个或多个RF接收器M。当接发器处于接收第二频带模式时，天线22 (频带2)把入站RF信号36提供给四端口去耦模块20，四端口去耦模块20 分离入站RF信号36并且把它们提供给双工器34。双工器把第二频带入站RF信号提供给发射/接收分离模块18，发射/接收分离模块18再把它们提供给RF接收器部分。在第一频带模式里，接收器部分把入站第一无线电频带信号36转化成多个入站符号流38。例如，接收器部分包括多个宽带接收器，其中每一个宽带接收器把入站第一无线电频带信号中的一个转化成入站符号流中的一个。另外一个例子是，接收器部分包括多个第一频带接收器和多个第二频带接收器，其中每个第一频带接收器把入站第一无线电频带信号中的一个转化成入站符号流中的一个。在第二频带模式里，接收器部分把入站第二无线电频带信号转化成入站符号流。 例如，接收器部分包括多个宽带接收器，其中每个宽带接收器把入站第二无线电频带信号中的一个转化成入站符号流中的一个。另一个例子中，接收器部分包括多个第一频带接收器和多个第二频带接收器，共中每一个第二频带接收器把入站第二无线电频带信号中的一个转化成入站符号流中的一个。接收器部分把入站符号流38提供给基带处理模块12。基带处理模块12依据数字接收器功能，把入站符号流38转化成入站数据40。基带接收处理将结合图3有更多的细节描述。
图2是基带处理模块12内的基带发射处理装置100-TX的框图，该装置包括编码模块42、穿孔(puncture)模块44、切换器46、可以包括多个交错模块48-50或一个交错器和一个切换器的交错模块、多个星座编码模块52-54、时间-空间和/或空间-频率分组编码模块56、多个快速傅立叶逆转换模块58-60，把出站数据62转化成出站符号流64。本领域一般技术人员知悉，基带发射处理可包括交错模块48-50、星座映射模块52-54、IFFT模块58-60中每一者的一个或多个，其数量取决于发射路径的数量。此外，本领域一般技术人员进一步知悉，编码模块42、穿孔模块44、交错模块48-50、星座编码模块52-54、IFFFT模块 58-60可依据一个或多个无线通讯标准工作，这些通讯标准包括但不局限于IEEE802. 11a、 b、g、η。图3是基带接收处理装置100-RX的框图，该装置包括多个快速傅立叶转换(FFT) 模块66-68、空间-时间和/或空间-频率分组解码模块70、多个星座解映射模块72-74、 多个解交错模块76-78、切换器80、解穿孔(cbpimcture)模块82、和解码模块84，把多个入站符号流86转化成入站数据。本领域一般技术人员知悉，基带接收处理装置100-RX可包括解交错模块76-78、星座解映射模块72-74、FFT模块66-68中每一者的一个或多个。另外，本领域一般技术人员进一步知悉，解码模块84、解穿孔模块82、解交错模块76-78、星座解映射模块72-74、FFT模块66-68可依据一个或多个无线通讯标准工作，这些通讯标准包括但不局限于IEEE802. lla、b、g、n。在一个实施例中，多个FFT模块66-68把多个入站符号流86转化成多个空间-时间和/或空间-频率分组编符号流。空间-时间和/或空间-频率分组解码模块70把多个空间-时间和/或空间-频率分组编码符号流解码成多个数据符号流。多个星座解映射模块72-74将多个数据符号流解映射成为多个交错数据流。多个解交错模块76-78把多个交错数据流解交错成编码数据。解码模块84把编码数据转化成入站数据88。在一个实施例中，空间-时间和/或空间-频率分组解码模块70和图2中的时间-空间和/或空间-频率分组编码模块56执行相反的功能。在一个实施例中，依照一个或者多个无线通讯标准，编码模块42把出站数据62转化成编码数据。穿孔模块44对编码数据穿孔以生成穿孔的编码数据。多个交错模块48-50 把穿孔的编码数据交错成多个交错数据流。多个星座编码模块52-M把多个交错数据流映射成多个数据符号流，其中数据符号流的每个数据符号包括一个或多个复信号。时间-空间和/或空间-频率分组编码模块56把多个复信号(例如至少两个复信号)编码成多个时间-空间和/或空间-频率分组编码信号，时间-空间和/或空间-频率分组编码模块 56在图4-8有更多的细节描述。多个IFFT模块58-60把多个时间-空间和/或空间-频率分组编码信号转化成多个出站符号流64。图4是双工器34和四端口去耦模块20的一个实施例的框图。四端口去耦模块包括第一对端口(例如Pl和P3)、第二对端口(例如P2和P4)、和第一、三、四端口连接的第一电感器-电容器网络(例如Cl和Li)、和第二、三、四端口连接的第二电感器-电容器网络(倒如C2和L2)。需要指出的是，第一电感器-电容器网络可以包括至少一个可调节电容器以有助于第一电感器-电容器网络的调节，并且第二电感器-电容器网络可以包括至少另外一个可调节电容器以有助于第二电感器-电容器网络的调节。通常，根据在端口之间所要提供的期望的分离程度和给定频率范围内的期望的阻抗，选择电容器的电容量和电感器的感应系数。在一个具体的例子里，可选择适当的电容量和感应系数以便于在2. 45GHZ 和5GHz实现超过25dBm的分离度。每一个双工器34包括三个连接(比如端口、无线、端子等)、电容器-电感器网络和电感器-电容器网络。第一连接和发射/接收分离模块18连接，第二连接和第一频带天线组的天线连接，第三连接和四端口去耦模块20的端口 P1、P2连接。电容器-电感器网络和第一连接、第二连接连接，并且包括两个串联的电容器和一个电感器。电感器-电容器网络和第二连接、第三连接连接，并且包括二个串联的电感器和一个电容器。电感器和电容器一起提供两个频带(比如2. 4GHz和5GHz)之间的频域复用。图5是根据本发明的四端口去耦模块20的另一实施例的框图，其包括四个端口 (P1-P4)和电流导向电路90。电流导向电路90可以是单向的(例如用于发射信号或用于接收信号)和/或可以是双向的(例如即发射信号也接收信号)。在操作实例中，电流导向电路90可以是电容器、电感器、晶体管、和/或模拟电路，电流导向电路90可以按期望的方向以期望的级别引导电流以在端口之间有效提供分离。图6是天线结构的实施例的示意图，该天线包括双工器34、四端口去耦模块20、第一频带天线组和第二频带天线组。第二频带天线组包括第一对天线(例如频带2的天线1 和天线2)，第一频带天线组包括第二对天线(例如频带1的天线1和天线2)。第一频带天线组的第一天线(例如频带2的天线#1)包括位于基底(比如底部) 的相对侧上的第一天线部分和位于基底的一边缘上的第二天线部分。第一天线部分和第二天线部分以及四端口去耦模块连接，并且基本垂直于第二天线部分。第一对天线的第二天线(例如频带2的天线#2)包括位于基底的一侧上的第三天线部分和位于基底的相对边缘上的第四天线部分。第三天线部分和第四天线部分以及四端口去耦模块连接，并且基本垂直于第四天线部分。如图所示，第二对天线的第一天线(比如频带1的天线#1)位于基底的一侧上且位于第一对天线之内。第二对天线的第二天线(例如频带2的天线#2)位于基底的相对一侧上且位于第一对天线之内。需要指出的是，基底可以是大小为20mmX68mmXlmm的FR4印刷电路板，并且低频带天线散热部分(radiator)的规格可以是20mmX18mm以使得天线之间的距离是大概20mm。图7是天线结构实施例的示意图，所述天线包括四端口去耦模块20、双工器34、第一频带天线对和第二频带天线对。天线的迹线宽度(trace width)可以是0. 5mm，并且整个天线结构的总体尺寸是18mmx20mm。图8是第二频带天线中的一部分的放大图。在这个例子里，迹线的长度是1. 2mm, 迹线的宽度是0. 5mm。基底的给定侧上相邻迹线之间的距离是0. 2mm。通孔的高度是Imm 并且通孔的间距是0. 7mm。每个通孔的直径可以是0. 25mm。图9是天线实施例的数学描述和示意图。图10是四端口去耦模块实施例的数学描述和示意图。可以使用基尔霍夫电流定律(KCL)、基尔霍夫电压定律(KVL)、电容方程式、电感方程式和/或矩阵分析来确定不同频带内的电压(例如vl-v4)和电流(例如iri4、i13、 土14、土23 禾口土24)。用语“基本上”或“大约”，正如这里可能用到的，对相应的用语和/或对象之间的相对性提供一种业内可接受的公差。这种业内可接受的公差从小于到20%，并对应于，但不限于，组件值、集成电路处理波动、温度波动、上升和下降时间和/或热噪声。这种对象之间的相对性的变化范围从几个百分比的区别到度量上的区别。用语“可操作地连接”、 “连接至”和/或“连接”，正如这里可能用到的，包括对象之间的直接连接和/或对象之间通过中间对象(例如该对象包括但不限于组件、元件、电路或模块)的间接连接，其中对于间接连接，中间对象并不改变信号的信息，但可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。正如本专业普通技术人员会意识到的，推断连接(亦即，一个元件根据推论连接到另一个元件)包括两个元件之间用相同于“可操作地连接”的方法直接和间接连接。正如这里可能用的，用语“可操作的”或“可操作的连接”指一个对象具有电源连接、输入、输出等中的一者或多者以在被激活时执行一个或多个其对应的功能并可还包括与一个或多个其它对象的推断连接。正如这里可能用的，用语“相关联”包括单独对象之间的直接和/或间接连接和/或一个对象嵌入在另一个对象内。用语“比较结果有利”，正如这里可能用的，指两个或多个元件、对象、信号等之间的比较提供一个想要的关系。例如，当想要的关系是信号 1具有大于信号2的振幅时，当信号1的振幅大于信号2的振幅或信号2的振幅小于信号1 振幅时，可以得到有利的比较结果。尽管以上描述所涉及的附图中的晶体管是场效应晶体管(FET)，本领域一般技术人员知悉，该晶体管可用任何类型的晶体管结构来执行，包括但不局限于以下的晶体管双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、N极晶体管、P极晶体管、增强型晶体管、耗尽型晶体管、和零阈值电压(VT)晶体管。以上借助于说明指定的功能和关系的方法步骤对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块和方法步骤的界限和顺序在此处被专门定义。然而，只要给定的功能和关系能够适当地实现，界限和顺序的变化是允许的。任何上述变化的界限或顺序应被视为在权利要求保护的范围内。以上还借助于说明某些重要功能的功能模块对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块的界限在此处被专门定义。当这些重要的功能被适当地实现时，变化其界限是允许的。类似地，流程图模块也在此处被专门定义来说明某些重要的功能，为广泛应用，流程图模块的界限和顺序可以被另外定义，只要仍能实现这些重要功能。上述功能模块、流程图功能模块的界限及顺序的变化仍应被视为在权利要求保护范围内。本领域技术人员也知悉此处所述的功能模块，和其它的说明性模块、模组和组件，可以如示例或由分立元件、特殊功能的集成电路、带有适当软件的处理器及类似的装置组合而成。相关专利的交叉引用本专利申请要求名称是“双频带无线局域网多入多出(MIMO)高分离度天线结构”、临时申请日是2010年3月22日、临时申请号是61/316，094(代理人案号是BP21747) 的美国临时专利申请的优先权，并要求名称是“道尔(dongle)收发器和天线组合”、申请日是2011年1月6日、申请号是12/985，527(代理人案号是BP21429)的美国部分继续专利申请的优先权。本申请将这两件专利申请全文引用于此作为本专利申请的一部分。
权利要求
1.一种双频带高分离度天线结构，其特征在于，包括 双工器单元，用于第一频带和第二频带之间的频域复用；四端口去耦模块，和双工器单元连接，并且将第一对端口和第二对端口分离； 第一频带天线组，和双工器单元连接，并且用于收发第一频带内的无线信号；以及第二频带天线组，和第一对端口以及第二对端口中每对端口中的一个端口连接，并且用于收发第二频带内的无线信号。
2.根据权利要求1所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于，所述双工器单元包括第一双工器，用于第一频带和第二频带之间针对第一 MIMO(多入多出)路径的频域复用；以及第二双工器，用于第一频带和第二频带之间针对第二 MIMIO路径的频域复用。
3.根据权利要求2所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于，所述第一双工器和第二双工器均包括第一连接；第二连接，用于连接至第一频带天线组的天线；第三连接，用于连接至所述第一对端口和第二对端口中每对端口中的另一个端口 ； 电容器-电感器网络，和第一连接、第二连接连接；以及电感器-电容器网络，和第二连接、第三连接连。
4.根据权利要求1所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于，所述双频带高分离度天线结构进一步包括基底；所述第二频带天线组包括第一对天线，其中所述第一对天线中的第一天线的至少部分位于所述基底的一边缘上，并且所述第一对天线中第二天线的至少部分位于所述基底的一相对边缘上；所述第一频带天线组包括第二对天线，其中所述第二对天线中的第一天线位于所述基底的一侧上且位于所述第一对天线之内，并且所述第二对天线中的第二天线位于所述基底的一相对侧上且位于所述第一对天线之内。
5.根据权利要求4所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于 所述第一对天线中的第一天线包括位于所述基底的所述相对侧上的第一天线部分；以及位于所述基底的所述边缘上的第二天线部分，其中所述第一天线部分连接至所述第二天线部分和所述四端口去耦模块，并且其中所述第一天线部分基本垂直于所述第二天线部分；以及所述第一对天线中的第二天线包括 位于所述基底的所述一侧上的第三天线部分；以及位于所述基底的所述相对边缘上的第四天线部分，其中所述第三天线部分连接至所述第四天线部分、所述四端口去耦模块，并且其中所述第三天线部分基本垂直于所述第四天线部分。
6.根据权利要求1所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于，所述四端口去耦模块包括所述第一对端口包括第一端口和第三端口； 所述第二对端口包括第二端口和第四端口； 第一电感器-电容器网络连接至所述第一、第三、第四端口 ；以及第二电感器-电容器网络连接至所述第二、第三、第四端口，其中所述第一、第二端口连接至双工器单元，并且所述第三、第四端口连接至第二频带天线组。
7.根据权利要求6所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于 所述双频带高分离度天线结构进一步包括所述第一电感器-电容器网络包括至少一个可调节电容器，以利于第一电感器-电容器网络的调节；并且所述第二电感器-电容器网络包括至少另一个可调节电容器，以利于第二电感器-电容器网络的调节。
8.根据权利要求1所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于，所述双频带高分离度天线结构进一步包括第一发射/接收分离模块，连接至所述双工器单元的第一双工器，其中所述第一发射 /接收分离模块用于将所述第一或第二频带内的无线信号中的第一接收无线信号和第一发射无线信号相分离；以及第二发射/接收分离模块，连接至所述双工器单元的第二双工器，其中所述第二发射 /接收分离模块用于将所述第一或第二频带内的无线信号中的第二接收无线信号和第二发射无线信号相分离。
9.根据权利要求1所述的双频带高分离度天线结构，其特征在于，所述双频带高分离度天线结构进一步包括用来支持所述双工器单元、四端口去耦模块、第一频带天线组和第二频带天线组的公共基底。
10.一种无线电模块，其特征在于，包括 接收器部分，其用于在第一操作模式时，把多个入站第一无线电频带信号转换成多个入站符号流；以及在第二操作模式时，把多个入站第二无线电频带信号转换成多个入站符号流； 发射器部分，其用于在所述第一操作模式时，把多个出站符号流转换成多个出站第一无线电频带信号；以及在所述第二操作模式时，把多个出站符号流转换成多个出站第二无线电频带信号；以及双频带高分离度天线结构，其包括双工器单元，用于所述多个入站和出站第一频带信号和所述多个入站和出站第二频带信号之间的频域复用；四端口去耦模块，和双工器单元连接，并且将第一对端口和第二对端口分离； 第一频带天线组，和双工器单元连接，并且用于收发所述多个入站和出站第一频带信号；以及第二频带天线组，和第一对端口以及第二对端口中每对端口中的一个端口连接，并且用于收发所述多个入站和出站第二频带信号。
全文摘要
本发明涉及一种双频带高分离度天线结构，包括双工器单元、四端口去耦模块、第一频带天线组和第二频带天线组。双工器单元用于第一频带和第二频带之间的频域复用。四端口去耦模块和双工器单元连接，并且将第一对端口和第二对端口分离。第一频带天线组和双工器单元连接，并且用于收发第一频带内的无线信号。第二频带天线组和第一对端口以及第二对端口中每对端口中的一个端口连接，并且用于收发第二频带内的无线信号。本发明还涉及一种具有该双频带高分离度天线结构的无线电模块。
文档编号H04B1/38GK102201614SQ20111006734
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月21日 优先权日2010年3月22日
发明者尹承焕, 尼古拉斯·G·亚历克索普洛斯 申请人:美国博通公司